|
Vyučující
|
-
Křepelka Jaromír, Ing. CSc.
|
|
Obsah předmětu
|
1. Úvod - Vlastnosti tenkých vrstev, metody vytváření tenkých vrstev a jejich kontroly, vlastnosti materiálů. 2. Elektromagnetické pole v izotropním nehomogenním prostředí - Řešení Maxwellových rovnic v homogenním izotropním prostředí, maticový popis soustav tenkých vrstev (vlastnosti matice přenosu, transformace pole a přenos energie v soustavách tenkých vrstev), princip reverzibility. 3. Příklady - Rozhraní dvou prostředí, vlastnosti jedné tenké vrstvy, tlustá vrstva, soustavy tenkých a tlustých vrstev, explicitní závislost parametrů na fázové tloušťce vrstvy, vrstva v částečně koherentním světle, barevné efekty na tenkých vrstvách, rozložení pole uvnitř soustavy tenkých vrstev. 4. Konstrukční metody - Půlvlnová vrstva, buffer vrstva, symetrická třívrstvá struktura, aproximační výrazy pro parametry soustav tenkých vrstev (Furmanova aproximace), metody numerického výpočtu derivací parametrů, optimalizační problémy. 5. Konstrukční příklady - Periodické struktury a jejich aplikace (reflexe v kardinálním bodě, analýza šířky pásma potlačené propustnosti), antireflexní struktury (antireflektování jednou vrstvou, dvěma vrstvami, maximálně ploché antireflexe), MacNeillův polarizátor, interferenční Fabryho-Perotovy filtry, prosvětlení kovové vrstvy (indukovaná transmise). 6. Základy vyhodnocení elipsometrických měření - Měření elipsometrických parametrů, určení indexu lomu substrátu, určení indexu lomu a tloušťky jedné dielektrické vrstvy, vliv drsnosti povrchu, složitější inverzní úlohy elipsometrie, odhad chyb měření. 7. Anizotropní vrstevnaté prostředí - Maxwell-Berremanova rovnice pro rovinné vlny v anizotropním prostředí, přenos tečných složek pole a normálových složek Poyntingova vektoru v soustavách anizotropních tenkých vrstev, kombinace tenkých a tlustých anizotropních vrstev, princip reverzibility, příklady použití.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Přednášení
- Účast na výuce
- 26 hodin za semestr
- Domácí příprava na výuku
- 20 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 44 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Cílem předmětu je seznámit se se základními optickými vlastnostmi soustav složených z tenkých izotropních, homogenních (případně nehomogenních) vrstev z dielektrických i kovových materiálů a jejich aplikacemi. Pozornost je věnována také vlastnostem ideálních tlustých vrstev a jejich kombinacím se soustavami tenkých vrstev, a také vrstvám anizotropním. Teoretický základ vychází z řešení Maxwellových rovnic pro rovinnou vlnu, z nichž jsou odvozeny formule pro transformaci tečných složek intenzity elektrického a magnetického pole dovolující definovat měřitelné makroskopické parametry, odraznost, propustnost a absorbci. Jsou diskutovány teoreticky zajímavé problémy, jako např. princip reverzibility, princip ekvivalence symetrické soustavy tenkých soustavy, chování vrstev v částečně koherentním světelném poli, barevné efekty na tenkých vrstvách, vztah periodických tenkých vrstev k fotonickým krystalů a vlnovodným strukturám aj. Jsou uvedeny příklady praktických návrhů základních struktur, jako jsou anizotropní soustavy, vysoce odrazné soustavy, úzkopásmové filtry a polarizační děliče.
Předmět zaměřený na získání znalostí. Připomenout šíření elektromagnetických vln ve vrstevnatém prostředí, určit měřitelné parametry tenkých a tlustých vrstev a jejich kombinací, popsat konstrukci základních vrstevnatých systémů pro interferenční filtry pomocí analytického a numerického přístupu.
|
|
Předpoklady
|
Předpokládají se základní znalosti kursu matematické analýzy, algebry a klasické teorie elektromagnetického pole.
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Ústní zkouška
Porozumění fyzikálním principům stojícím za optikou tenkých vrstev, schopnost samostatného návrhu základních soustav tenkých vrstev s využitím analytických výsledků a případně výpočetní techniky.
|
|
Doporučená literatura
|
-
Baumeister, W. P. (2004). Optical coating technology. SPIE.
-
Born M., Wolf E. (1968). Principles of Optics. Pergamon Press Oxford.
-
Eckertová L. (1974). Fyzika tenkých vrstev. SNTL Praha.
-
Kaiser, N., Pulker, H. K. (Eds.). (2003). Optical interference coatings. Springer.
-
Knittl Z. (1976). Optics of thin films. John Wiley & Sons, London-New York-Sydney-Toronto.
-
Křepelka, J. (1993). Optika tenkých vrstev. Univerzita Palackého Olomouc.
-
MacLeod H. A. (2020). Thin-film optical filters. Taylor Francis Group.
-
Stratton J. A. (1941). Electromagnetic theory. McGraw-Hill, New York.
-
Vašíček, A. (1957). Měření a vytváření tenkých vrstev v optice. NČSAV, Praha.
-
Vašíček, A. (1956). Optika tenkých vrstev. NČSAV, Praha.
-
Yeh, P. (2005). Optical waves in layered media. Wiley.
|